柔性悬臂梁的风致颤振研究开题报告

一、研究背景

近年来柔性悬臂梁的应用越来越广泛，它在工程中的应用具有重要的作用，如风力发电、航空航天、建筑结构等。考虑到风荷载的作用，柔性悬臂梁的风致颤振研究也极为重要。目前对于柔性悬臂梁的的研究主要有：风致颤振的原理研究、流固耦合的研究，并基于动力学和流体力学的方法建立了风致颤振影响的多自由度悬臂梁动力学模型。在柔性结构方面，由于柔性梁运动的复杂性、不稳定性，导致其气动力的计算较为困难。

颤振是一种典型的流固耦合现象，柔性悬臂梁结构本身具有复杂的力学特性，在气动力作用下发生振动，与此同时，悬臂梁振动改变流场分布。研究柔性悬臂梁的风致颤振需要考虑悬臂梁的结构特性、、材料特性、外界气流特征等。目前的研究重点主要在建模与仿真分析方面，主要关注的是如何更准确地模拟柔性悬臂梁的风致颤振行为。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：
1.掌握涡激振动、驰振和颤振等风致振动的机理和研究现状；
2.分析不同风致振动能量收集的特显；
3.分析柔性悬臂梁的研究现状；
4.建立柔性悬臂梁的振动模型；
5.建立柔性悬臂梁的气动力模型；
6.研究梁、旗、机翼的颤振；
7.研究基于电磁、压电和摩擦等能量转换的颤振能量收集。

预期目标：
1.基于柔性悬臂梁颤振的理论模型，与风洞试验结果进行对比验证；
2.在理论模型的基础上，通过参数分析，对基于颤振的能量收集进行参数优化。

3. 研究的方法与步骤

本课题研究柔性悬臂梁的风致颤振。拟采用的研究方法和步骤为：收集有关柔性悬臂梁的相关资料，研究其结构特性、材料性质，然后建立柔性悬臂梁的振动模型，其中包括柔性悬臂梁的分布参数模型和复合悬臂梁的分布参数模型；其次利用有限元法建立柔性悬臂梁的气动力模型，其中包括线性颤振理论和非线性颤振理论，研究风荷载的致颤特征。进行数值模拟得出柔性悬臂梁手风荷载时的颤振特性；最后结合颤振的能量收集，在理论模型的基础上，通过参数分析，对基于颤振的能量收集进行参数优化。

4. 参考文献

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5. 计划与进度安排

[1].2月20日—3月12日 文献检索，提交开题报告

[2].3月13日—4月16日 论文研究，提交外文翻译初稿

[3].4月17日—5月14日 论文研究，提交论文初稿